Автореферат (1151660), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Рисунок 10 – Влияние карбонатного сапропеля на энергию гумуса дер­ново-подзолистой почвы

В Рязанской обл. совместно с А.В. Ильинским и В.М. Яшиным в 2003 г были за­ложены многолетние деляночные опыты на базе хозяйства «Малинищи». Цель эксперимента - оценить влияние энергии сапропеля и удобрительно-мелиорирующей смеси на восста­новление энергии почвенного гумуса и повышение почвенного плодородия чернозема оподзоленного. Схема опыта была следующая: опыт мелкоделяночный, площадь делянки 100 м², повторность 4-х кратная. Изучались следующие варианты: внесение карбонатного сапропеля оз. Неро и УМС дозой 10 т/га в пересчете на абсолютно сухое вещество. Количество дополнительной энергии, внесенной с УМС, составило 45 ГДж/га, количество дополнительной энергии, внесенной с сапропелем, составило 31 ГДж/га. На делянках высевалась викоовсяная смесь на сено. Достоверность опыта проверена мето­дом дисперсионного анализа.

Почва - чернозем оподзоленный глинистый, гли­ны легкие, мощность гумусового горизонта 50-60 см, содержание гумуса 4,9-5,9%. Агротехника была принята обычная для данного типа почв, сапропель и УМС вносили вручную осенью, заделку проводили под вспашку. Запасы энергии (БЭП) гумуса рассчитыва­лись по формуле (3) на основе фактического содержания гумуса (%), определенного методом И.В. Тюрина (таблица 16). Для 3-х лет (2003-2005 гг.) был рассчитан вещественный баланс гумуса в слое почвы 0-20 см с учетом его минерализа­ции и гумификации корневых остатков по формуле (5). Внесенная в почву дополнительная энергия позволила активизировать процессы фотосинтеза, что отразилось в приросте фи­томассы по вариантам опыта. Наибольшая продуктивность на­блюдалась в варианте с УМС (таблица 17).

Таблица 17 –Урожайность (зеле­ная масса) и БЭП фитомассы по вариантам опыта, АОЗТ “Малинищи”

Схема опыта	2003		2004		2005
	Урожай­ность, т/га	БЭП урожая, ГДж/га	Урожай­ность, т/га	БЭП урожая, ГДж/га	Урожай­ность, т/га	БЭП урожая, ГДж/га
Контроль	41,4	62,1	18,3	27,5	11,0	16,5
Сапропель	53,6	80,4	24,4	36,6	17,7	26,6
УМС	54,8	82,2	26,8	40,2	21,2	31,8

Исходные энергетические запасы почвенного гумуса составили 646 ГДж/га. Согласно теоретиче­ским расчетам, на третий год энергетические запасы (БЭП) гумуса после внесения мелиорантов должны были соста­вить соответственно 691 ГДж/га в варианте с УМС и 677 ГДж/га в варианте с сапропелем. Результаты эксперимента показали, что статистически достоверно увели­чение энергетических запасов гумуса произошло в варианте УМС в 2003г - 691 ГДж/га. В вари­анте с сапропелем энергетические запасы гумуса составили 668 ГДж/га, это значение в пределах ошибки опыта.

Таблица 16 – Вещественно-энергетические запасы и содержание гумуса в слое 0-20см чернозема оподзоленного (экспериментальные данные) по вариантам опыта, АОЗТ “Малинищи”

В последующий год запасы энергии почвенного гумуса в варианте УМС уменьшились до 668 ГДж/га, а в варианте с сапропелем возросли до 680 ГДж/га. Динамика изменения энергетических запасов (БЭП) гумуса почвы, на основе балансового расчета представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 – Динамика изменения энергетических запасов гумуса чернозема оподзоленного (АОЗТ “Малинищи”) по вариантам опыта на основе балансового расчета

Таким образом, удобрительно-мелиорирующая смесь оказала более эффективное влияние на урожайность, повысив при этом запасы энергии почвенного гумуса.

Для предупреждения дальнейшей деградации выработанных торфяников в 2005 году в Рязанской области совместно с сотрудниками ВНИИГиМ и МФ Ю.А. Томиным, К.Н. Евсен­киным, В.М. Яшиным, И.В. Беловой, был заложен многолетний деляночный опыт на участке «Тинки-2» (экополигон «Мещера») на площади 0,3 га.

Площадь делянки 128 м², повторность – трехкратная. По вари­антам аккордно вносились биогумус (10 т/га) и УМС (10 т/га). Высевалась викоовсяная смесь и многолетние травы. Агротехника была принята обычная для данного типа почв, биогумус и УМС вносились вручную вес­ной. Результаты опыта показали, что в первый год в варианте УМС было статистически достоверное увеличение урожая и энергии урожая (БЭП) (таблица 18). В варианте УМС урожайность трав в первый год составила 24,6 т/га, энергия (БЭП) урожая – 36,9 ГДж/га.

Таблица 18 – Урожайность (зеленая масса) и БЭП многолетних трав по вариантам опыта на участке «Тинки – 2»

Были рассчитаны вещественно-энергетические запасы гумуса в слое 0-20 см почвы по всем вариантом опыта на основе содержания гумуса (%), определенного методом И.В. Тюрина (таблица 19)

Таблица 19 – Вещественно-энергетические запасы гумуса в слое почвы 0-20 см и содержание гумуса (%) по вариантам опыта, «Тинки-2»

На второй год последействия наблюдалось увеличение вещественно-энергетических запасов почвенного гумуса в вариантах с УМС и биогумусом, разница между вариантами была в пределах ошибки опыта.

Внесение биогумуса и УМС позволило сохранить энергию почвенного гумуса и повысить почвенное плодородие выработанных торфяников

Экономическая оценка применения УМС и сапропеля для восстановления деградированных черноземов показала следующее. При внесении дозы УМС 10т/га (с.в.) дисконтированный прирост чистого дохода составит 37,8 тыс. руб/га, срок окупаемости проекта с учетом дисконта 1 год 2 месяца. При внесении дозы сапропеля 10т/га (с.в.) дисконтированный прирост чистого дохода составит 18,6 тыс. руб/га, срок окупаемости проекта с учетом дисконта 2 года 1 месяц. Следовательно, применение УМС, в данных условиях, экономически более целесообразно, чем применение сапропеля.

Основные выводы

1. Выполненный в диссертации анализ состояния почв показал, что в России широко распространены малопродуктивные и деградированные почвы, в том числе в результате процесса дегумификации. В настоящее время наблюдается сокращение запасов гумуса на площади 42 млн. га, удельные потери гумуса на пашне составляют 0,62 т/га в год. Все это приводит не только к недобору сельскохозяйственной продукции, но и потере экологической устойчивости агроландшафтов, поэтому развитие сельскохозяйственного производства сопряжено с решением проблемы повышения почвенного плодородия.

2. Предложен новый подход к решению проблемы расширенного воспроизводства потенциального плодородия почв комплексом мелиоративных и агрохимических воздействий путем повышения вещественно-энергетических запасов почвенного гумуса и активизации процессов гумификации. Подход основан на расчете количества необходимой биогенной энергии. поступающей в почву с органическим веществом пресноводных сапропелей.

3. Дано теоретическое обоснование оценки энергетического состояния почвенного гумуса, основанное на термодинамических расчетах биогенной энергии через определение изменения свободной энергии сопряженных реакций синтеза АТФ при биологическом окислении органического вещества и разработана методика расчета энергии органического вещества почвы и органических удобрений на основе элементного состава и стехиометрии аэробного метаболизма биоты.

4. Предложена концептуальная модель расширенного воспроизводства почвенного плодородия, основанная на повышении вещественно-энергетического потенциала почвы. В качестве вещественно-энергетической и информационной основы предложено использовать карбонатный сапропель). Запасы энергии, аккумулированной в органическом веществе сапропелей России (4-8·10¹⁶ кДж), сопоставимы с суммарной энергией гумуса пахотных почв страны (6·10¹⁶ кДж).

5. Исследованы состав, строение и свойства органического вещества сапропелей и выявлены особенности, позволяющие утверждать, что сапропели являются источником стабильного органического вещества, отличающегося длительной минерализацией. Это проявляется в следующих характеристиках органического вещества:

• повышенном содержании битумной фракции до 5-6%;

• значительной доле гуминовых веществ (не менее 50% органического вещества), для которых характерна высокая степень гумификации (С_ГК/С_общ. 0,44-0,54);

• содержании функциональных групп в гуминовых кислотах сапропелей на порядок ниже, чем в почвен­ных; преобладании фенольных гидроксилов (в высокозольных сапропелях 0,6 мг-экв/100г, в органических – 1,2 мг-экв/100г);

• высокой термодинамической стабильности гуминовых кислот и органического веще­ства сапропе­лей;

• преобладании ароматических углеводородных структур, как в гуминовых кислотах, так и в органическом веществе в целом;

- повышенном содержании водорода (6-7%), пониженном содержании угле­рода и наличием кремнийорганических структур (R-Si-CH₂) в элементном

составе гуминовых кислот.

6. Установлено наличие сбалансированной кислотно-щелочной буферной сис­темы карбонатных сапропелей, содержащих до 30% органического вещества и до 30% карбонатов. Показано длительное положительное влияние буферных свойств сапропелей на гомеостаз и экологическую устойчивость почвы (сохра­нение нейтральной среды и низкой гидролитической кислотности, увеличение суммы поглощенных оснований).

Характеристики

Список файлов диссертации